数据通信原理课程标准（共8篇）
1、课程设计成绩根据学生设计态度、设计任务完成情况、设计报告、设计成果的质量以及答辩情况等综合评定。
2、指导教师应认真审阅学生的设计报告，写出评语，评定成绩。课程设计的成绩按优、良、中、及格、不及格五级分评定。优秀比例一般不应超过20%，优良比例一般不应超过60%。
3、课程设计成绩评定参考标准
（1）优秀（90~100）
按设计任务书要求圆满完成规定任务；综合运用知识能力和实践动手能力强，设计方案合理，计算、分析正确，设计成果质量高；设计态度认真，独立工作能力强，有独到见解，水平较高，并具有良好的团队协作精神。
设计报告条理清晰、论述充分、文字通顺、图表规范、符合设计报告文本格式要求。
答辩过程中，思路清晰、论点正确、对设计方案理解深入，主要问题回答正确。
（2）良好（80~89）
按设计任务书要求完成规定设计任务；综合运用知识能力和实践动手能力较强，设计方案合理，计算、分析基本正确，设计成果质量较高；设计态度认真，有一定的独立工作能力，并具有较好的团队协作精神。
设计报告条理清晰、论述正确、文字通顺、图表较为规范、符合设计报告文本格式要求。答辩过程中思路清晰、论点基本正确、对设计方案理解较深入，主要问题回答基本正确。（3）中等（70~79）
按设计任务书要求完成规定设计任务；能够一定程度的综合运用所学知识，但有所欠缺，有一定的实践动手能力，设计方案基本合理，计算、分析基本正确，效果一般，设计成果质量一般；设计态度较为认真，独立工作能力较差，有一定的团队协作精神。
设计报告条理基本清晰、论述基本正确、文字通顺、图表基本规范、符合设计报告文本格式要求。
答辩过程中思路比较清晰、论点有个别错误、主要问题回答基本正确，但分析不够深入。
（4）及格（60~69）
在指导教师及同学的帮助下，能按期完成规定设计任务；综合运用所学知识能力及实践动手能力较差，设计方案基本合理，计算、分析有错误，设计成果质量一般；设计态度一般，独立工作能力差。
设计报告条理不够清晰、论述不够充分但没有原则性错误、文字基本通顺、图表不够规范、符合设计报告文本格式要求。
答辩过程中，主要问题经启发能回答，但分析较为肤浅。
（5）不及格（60分以下）
未能按期完成规定设计任务。不能综合运用所学知识，实践动手能力差，设计方案存在原则性错误，计算、分析错误较多。
设计报告条理不清、论述有原则性错误、图表不规范、质量很差。
答辩过程中，主要问题阐述不清，对设计内容缺乏了解，概念模糊，问题基本回答不出。
化工原理教研室
一、研究方法
1. 一致性分析模型
本研究采用SEC模型[1]从内容匹配和认知程度匹配两个维度来检验课程标准和高考试题之间的一致性。研究者将课程标准和高考试题用相同的方法分别编码到一个“内容标准×认知要求”的二维矩阵中。为了使两个矩阵具有可比性, 将表格中所有数据都进行标准化处理, 即进行归一化处理。将所得数据代入波特一致性指数计算公式:
其中, n是每个表格的单元格数;i代表的是表格中一个具体的单元格, 范围是1到n。例如, 对于一个3×10的表格, 总共有30个单元格, 则n=30。Xi代表的是X表格中第i个单元格的数值 (X表格为内容标准的表格) ;Yi代表的是Y表格中的第i个单元格的数值 (Y表格为高考试题的表格) 。一致性系数P的范围是0到1。P=0表示差异性最大, P=1表示完全一致。
2. 研究对象
本研究以浙江省近四年 (2009、2010、2011、2012年) 高考理综化学试题中“化学反应原理”模块为研究对象。需要说明的是浙江省高考采取理科综合的方式, 有关化学的试题数并不多, 涉及“化学反应原理”则更少。因此, 本研究没有将每年“化学反应原理”试题作为单位研究对象, 因为这样势必会有较大误差, 而是将四年“化学反应原理”试题作为一个整体进行研究。
3. 编码框架
编码框架依据内容主题和认知要求两个维度建立, 构成“内容主题×认知要求”矩阵。在进行高考化学试题和课程标准编码前, 需要对内容主题和认知要求进行分类。因课程标准中有关化学反应原理的内容标准描述过于笼统, 本研究参照苏教版高中化学教材[2]、省学科教学指导意见[3], 将高中化学反应原理内容划分为化学反应热效应、化学能与电能、金属腐蚀、化学反应速率、化学反应方向与限度、化学平衡移动、弱电解质电离平衡、溶液的酸碱性、盐类的水解、沉淀溶解平衡等10个主题。
依据考试说明对各部分知识内容要求的程度, 将认知水平要求划分为了解、理解 (掌握) 、综合应用三个层次。其中了解对应于课程标准中知道、说出、识别、描述、举例、列举、区分、比较等行为动词;理解 (掌握) 对应于课程标准中解释、说明、判断、分类、归纳、概述等行为动词;综合应用对应于课程标准中应用、设计、评价、优选、解决等行为动词。[4]
4. 编码结果
(1) 课程标准的编码结果
课程标准的编码由两位教师完成。表1为课程标准化学反应原理知识编码结果。
在此基础上, 我们计算各内容主题在课程标准化学反应原理知识中的比率, 如表2所示。
(2) 高考“化学反应原理”试题的编码结果
高考“化学反应原理”试题的知识点编码由两位教师独立完成。对编码结果进行信度分析, 计算编码的相关系数为0.79 (P<1.000) , 说明编码具有良好的内部一致性, 对分歧点一一进行讨论。知识点的编码完成之后, 把对应的分值填入相应的表格中, 然后将每个单元格的分值除以总分值, 得到结果如表3所示。
二、研究结果与数据分析
1.“化学反应原理”试题与课程标准间一致性的总体比较
以表2的数据作为基准, 将表3中的比率数值减去表2中相应单元格的数值, 就可以获得高考试题与课程标准有关化学反应原理知识的比率差异, 见表4。
注:“↑”表示比率增加, “↓”表示比率下降
利用一致性公式计算得到“化学反应原理”试题与课程标准间的一致性系数为0.57, 而95%水平的P参考值为0.63, 高考试题与课程标准的一致性指数低于95%水平的P参考值, 表明高考试题与课程标准之间不存在统计学意义上的显著一致性[4]。
从表2可以看出, 课程标准中所占比例较大的为化学反应热效应、化学能与电能、盐类水解等内容主题, 金属腐蚀、沉淀溶解平衡等内容主题所占的比例较小。从表3来看, “化学反应原理”试题中所占比例较大的为化学能与电能、化学反应方向与限度、沉淀溶解平衡等内容主题。相反, 化学反应热效应、盐类水解等内容主题在近四年高考化学试题中所占的比重较小。表4显示, 在化学反应速率、溶液的酸碱性等主题上高考“化学反应原理”试题与课程标准之间的差别较小, 是试题与课程标准比较一致的内容主题。但在化学能与电能、沉淀溶解平衡等主题上, 高考“化学反应原理”试题与课程标准之间的差异比较大, 是试题与课程标准差异较大的部分。
2.“化学反应原理”试题与课程标准间内容主题知识广度比较
知识广度即知识点的数量和范围, 是直接影响课程标准与化学试题之间一致性的主要因素。从表2、表3可以看出, 在主题范畴上高考“化学反应原理”试题并未涉及课程标准规定外的学习内容, 与课程标准有较高程度的一致性。在知识点所占比重上, 高考“化学反应原理”试题与课程标准在化学能与电能、弱电解质电离平衡、盐类的水解等内容主题上基本一致, 相差不大;化学反应的热效应、金属腐蚀、溶液的酸碱性等内容主题在课程标准中所占的比重要大于在高考“化学反应原理”试题所占的比重, 例如金属腐蚀在课程标准中共有7个知识点, 而在近几年的高考试题中仅在选择题选项中出现过1次;而化学反应方向与限度、化学平衡移动、沉淀溶解平衡等内容主题在高考“化学反应原理”试题中所占的比重要大于其在课程标准中所占的比重, 例如沉淀溶解平衡的知识点所占比重较小, 但其在近四年的高考化学试题中年年出现, 而且所占的分值也较多。
3.“化学反应原理”试题与课程标准间内容主题认知比较
除了知识点的数量和比重之外, 课程标准与高考“化学反应原理”试题对各知识点的认知要求也是影响两者之间一致性的重要因素。研究结果表明:课程标准与高考“化学反应原理”试题在认知要求上的一致性程度还是比较高的, 达到了0.79左右;与课程标准相比, 高考“化学反应原理”试题认知要求降低的比重为0, 而认知要求拔高的比重却占到0.21左右。认知要求拔高的内容主题主要为弱电解质电离平衡、沉淀溶解平衡。
三、讨论
1. 关于高考试题内容的分布
从高考“化学反应原理”试题与课程标准一致性情况来看, 试题与课程标准之间的不一致主要问题在于高考考查内容分布不均:在课程标准中所占比例较大的为化学反应热效应、化学能与电能、盐类水解等内容主题, 而高考“化学反应原理”试题所占比例较大的为化学能与电能、化学反应方向与限度、沉淀溶解平衡, 而化学反应热效应、金属腐蚀、盐类水解则涉及较少, 特别是金属腐蚀近四年只考查过一次。可以看出, 某些内容的考查如化学平衡常数、沉淀溶解平衡几乎每年被考查, 受到命题者的青睐。从知识本身来看, 重要性程度本应是没有区别的, 课程标准对知识的重要性程度也没有特别说明。如果高考试题内容分布与课程标准的要求偏离较大, 会导致教师在教学中反复让学生练习占据较大比重的内容主题的题目, 而教学总课时是一定的, 这样势必会给课程标准规定内容的真正落实打了折扣, 期望能够引起命题者的重视。
2. 关于高考试题的认知要求
从认知水平的要求上来看, 高考化学试题与课程标准能够保持较高程度的一致性。因考试大纲是高考命题的直接依据, 所以研究者也查阅了考试说明。以沉淀溶解平衡为例, 考试说明要求“了解难溶电解质的沉淀溶解平衡, 了解溶度积的含义”, 认知水平也为“了解”, 而从表3中可以看出, 有相当一部分“沉淀溶解平衡”的试题认知要求达到“理解”, 要求学生能够运用溶度积常数进行相关计算和判断, 考试说明与高考试题的认知要求出现了偏差, 偏差的出现或许可以用考试说明中“以上各部分知识的综合应用”得到解释。[6]但笼统的表述会给一线教师的教学带来不利的影响, 到底要教到什么程度?这一问题的根源在于课程标准、省学科指导意见、考试说明等文件重在对知识本体的描述, 忽略对学生行为的描述, 导致命题者难以把握认知水平。而教师为了使学生取得较好的成绩, 只能提高教学要求, 给学生的学习带来了不必要的沉重负担。由此可见, 如何加强课程标准对考试命题指导的可操作性是一个亟待解决的问题。
四、研究结论
本研究表明, 浙江省新课程高考化学试题“化学反应原理”内容与课程标准之间具有较好一致性, 特别是没有出现严重的深广度超标现象, 发挥了课程标准标准化、规范化的作用, 体现了高考命题的严肃性、科学性。但是我们也应注意到, “化学反应原理”高考试题与课程标准在内容主题的侧重上出现较大程度的差异性, 且部分内容主题的认知要求过高, 不利于教师主题内容教学时间的分配和深度把握。
参考文献
[1]PORTER A C.How SEC measures alignment[J].Educational Researcher, 1997 (5) .
[2]王祖浩.普通高中化学课程标准实验教科书.化学反应原理[M].南京:江苏教育出版社, 2009.
[3]浙江省普通高中新课程实验工作专业指导委员会.浙江省普通高中新课程实验化学学科教学指导意见[M].杭州:浙江教育出版社, 2010.
[4]LIU X, ZHANG B H&LIANG L.Alignment between the physics content standard and the standardizedtest:comparisonamongUS-NY, Singapore and China—Jiangsu[J].Science Education, 2008, 22 (12) .
关键词:通信原理 高职高专 课程改革 实践教学
中图分类号:TN911文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0172-01
《通信原理》是現代通信技术的理论基础,也是高职院校通信类专业的必修专业基础课。针对高职高专学生数学功底浅、基础知识欠扎实、自学能力较差等实际情况,如果按照传统以教师为中心、对学生进行知识灌溉的教学模式,强调数学推导和理论分析,势必使学生产生畏难和厌学情绪,难以激发学生的学习兴趣和积极性。
如何将难度系数大、枯燥乏味的理论知识教给、教会学生,做到既避免繁杂的理论推导,又使学生具备基本的理论分析能力和动手能力,是课程教学过程中必须考虑的一个问题。
1 通信原理课程现状
经过多年教学总结,通信原理课程的主要特点如下:
(1)理论性强。主要表现为内容丰富、概念抽象、原理复杂、数学基础要求高;
(2)知识点多。主要包括信号、信源编码、信道、信道编码、调制(模拟、数字)、传输(基带、频带)、解调(模拟、数字)、同步等内容;
(3)逻辑性强。各知识点内容都抽象且枯燥,需要较强逻辑思维能力才能真正理解。
通过多年的教学实践,总结该课程在教学中主要存在以下主要问题。
(1)教学内容系统性差。教学中,一般按照章节内容逐章讲解,由于章节间知识结构联系并不紧密,重点内容欠突出,一般是学到后边忘记前边,因而理论教学效果不佳。
(2)教学方法、手段单一。基本采取传统注入式授课,考虑教学进度多,顾及学生主动性少,导致学生听课积极性不高。
(3)实践教学较为落后。通信原理实验箱可开设实验大部分为验证性实验,且设备易损坏、可维护性、可设计性差,学生仅仅通过波形很难真正理解信息传递的具体过程。
2 课程改革方案
2.1 理论内容改革
教学内容侧重对基本概念的深入理解,对重点内容的强化,对难点问题的剖析,根据教学内容,精心设问,揭示矛盾,以激发学生强烈的求知欲望,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,激发学生的学习兴趣和热情。
理论内容在与先修后续课程的协调上引入课程群思想,教学中课程群中的教师互相交流,统一协调,形成一条教学链。将相对独立、分散的知识点系统化,增加模块间的联系,教学内容安排如图1所示。
2.2 实验内容改革
实践教学环节是将知识转化为能力的重要过程,对培养学生的能力起着重要作用。在实践教学方面,通信原理实验一般采用实验箱教学,且大部分是验证性实验,缺乏综合性、创新性内容,影响学生专业动手能力的提高。
实验形式、内容改革主要考虑以下3个方面。
(1)实验教学改革思路
实验教学改革的思路是利用现有比较先进的仪器设备,教师开动脑筋,在验证性实验基础上增加综合性、设计性的项目,逐步开设有创新性的综合性、设计性实验。
(2)实验教学方法的改革
采用以学生为主体的教学方法,强调理论与实践相结合,要求学生自己动手设计实验内容。
(3)实验内容改革
一方面要考虑理论教学的进度及其知识的难点与重点,以利于学生对基本理论、基本原理的掌握,另一方面对原有的实验内容进行筛选、补充、综合,减少验证性实验,增设一些综合性、设计性的实验内容。
2.3 教学方法、手段的改革
根据不同的教学内容和教学对象,可以采用例举法,分类对比法,模型构建思维法,重点精讲、难点突破法。发掘新的教学方法,或者给传统的方法赋予新的生命力。
教学方法的改革是提高教学效果的主要途径。在课程教学过程中采用的教学方法有:
(1)问题教学法
问题教学法是指在课堂教学中,从学生的认知规律和实际出发,科学地设计问题,巧妙地提出问题,启发学生积极思考,通过师生的互动解决学生认识上的错误和模糊观点,然后得出正确的结论。
(2)小组研讨法
小组研讨法是将教学班级分成若干组,并选出每组组长,分别讨论课程中的问题,教师在课程结束之前,须将提出正确的答案并修正讨论过程中的偏差。学生在小组中彼此分享各人的意见与独到的见解,然后作出对该问题的研讨结论,再和其他同学分享。
(3)网上教学交流法
开发网络课程资源,为学生自主学习创造条件设立教学网站,开发网络课程资源,将教学资源放在校园网上,给学生自主学习提供良好的氛围。教学网站建立课程网站,便于学生自学和教师课外辅导,能够实现教师与学生网上教学交流,确保学生能以各种方式和途径进行学习。
3 结语
《通信原理》的特点与高职学生的特点使《通信原理》的教学充满了挑战,在高职培养目标办学理念指引下,本着以学生为主体、教师为主导的教学观念,从课程的教学内容、教学方法、教学手段和实验教学等方面进行了教学改革,形成了通信原理教学的全新模式,促进了教学的深入改革,提高了学生实际动手能力、适应通信新技术发展的能力,较好地解决了传统教学存在的主要问题,取得了较好的教学效果。
参考文献
[1]张辉.现代通信原理与技术[M].西安:西安电子科技大学出版社.2006.
[2]李兆训,李青.构建“通信原理”多元化实践教学体系[J].实验技术与管理,2008,25(5):154～156.
一、课程设计目的
1． 掌握通信系统的设计方法。
2． 熟悉常用电路图绘制和PCB板设计工具。
3． 熟悉MSP430和常用单片机的原理和系统设计方法。4． 熟悉无线数据传输系统的组成及各部分的工作原理。5． 设计内容、技术条件和要求
二、课程设计内容和基本要求：
设计完成由MSP430单片机+无线芯片+传感器组成的无线传感器模块，给出应用系统的工作过程。
三、无线温湿度传感器的总体硬件方案设计
无线温湿度传感器基于MPS430F2274单片机，由MSP430F2274单片机及外围电路组成的数据处理模块、基于无线芯片nRF2401的无线数据通信模块和基于SHT11数字温湿度传感器的数据采集模块三大部分组成。各模块功能分析如下：
数据处理模块：负责控制整个无线温湿度传感器的数据处理操作、功耗管理以及任务管理等；在系统中，我采用了具有强大功能的超低功耗16 位单片机MSP430F2274，它的丰富的片内外设可使整个电路变得异常简化，减少了整个系统的功耗和体积。在单片机的基础上设计了无线数据传输模块等电路。
数据采集模块：负责采集温湿度环境中的信息并完成数据转换，采集的信息包含温度、湿度、光强度、加速度和大气压力等；采用高精度的数字温湿度传感器SHT11 对环境温湿度进行检测，实现对环境温湿度的测控。无线数据传输模块：负责与其他节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；本模块选择了稳定性好、抗干扰能力强的nRF2401芯片。
总体设计框图如图1（）（手画）所示：
四、无线温湿度传感器的硬件电路设计
（一）、基于无线芯片nRF2401的无线数据通信模块的设计
nRF2401 芯片工作于2.4 GHz 全球开放ISM频段,125 个频道,满足多点通信和跳频通信需要,工作速率0～1 Mb/ s ,最大发射功率0 dBm ,外围元件极少,内置硬件CRC(循环冗余校验)和点对多点通信地址控制,集成了频率合成器,晶体振荡器和调制解调器
由于nRF2401 的供电电压范围为1.9～3.6V,为了使芯片正常工作,需要进行电平转换和分压处理。单电源供电时,采用MAXIM 公司的MAX884 芯片进行5 V23.3 V 电平转换。电平转换电路如图2所示：
单片机通过PWM_UP ,CE ,CS 三端设置nRF2401 的工作模式, nRF2401有四种工作模式如表1所示：
表1 nRF2401 的四种工作模式
模式
PWR
CE
CS 工作模式(发送/ 接收)
0 配置模式
0 待机模式
0
0 掉电模式
0
x
x 配置模式时单片机通过CL K1 和DA TA 端向nRF2401 发送配置字,发送数据时通过CL K1 和DA TA 端向nRF2401 发送地址和数据,接收数据时通过CL K1 和DA TA 端从nRF2401 读取数据,DR1 是nRF2401 通知单片机已经接收到数据并且可以读取的状态信号。CL K2、DOU T 和DR2 端为通道二保留使用,nRF2401 可以同时接收两路信号。
nRF2401无线数传输模块原理图 如图3所示：
(二)、基于SHT11数字温湿度传感器的数据采集模块的设计
SHT11传感器包括一个电容性聚合体湿度敏感元件、一个用能隙材料制成的温度敏感元件 ,并在同一芯片上 ,与 14位的 A/ D转换器以及串行接口 电路实现无缝连接。每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定 ,以镜面冷凝式湿度计为参照。校准系数以程序形式存储在 O T P 内存中 , 在校正的过程中使用。两线制的串行接口 ,使外围系统集成变得快速而简单。微小的体积、极低的功耗 , 使其成为各类应用的首选。其原理框图如图4（手画）所示：
SHT11与微控制器的连接 ,即为 S H T11的串行接口电路与微控制器的连接SHT11与微控制器的接口连接图如图5（手画）：
串行时钟输入(K): SCK用于微控制器与SHT11之间的通信同步。430MCU(主机)GND Vdd(2.4-5.5V)DATA SCK SHT1X(从机)Vdd由于接口包含了全静态逻辑 ,因而不存在最小的SCK频率限制。即微控制 器可以以任意慢的速度与 SHT11通信。
串行数据(TA): DATA三态引脚是内部的数据的输出和外部数据的输入引脚。DATA在SCK时钟的下降沿之后改变状态 , 并在 SCK时钟的上升沿有效。即微控制器可以在 SCK的高电平段读取有效数据。在微控制器向SHT11传输数据的过程中 ,必须保证数据线在时钟线的高电平段内稳定。为了避免信号冲突 ,微控制器仅将数据线拉低 ,在需要输出高电平的时候 ,微控制器将引脚置为高阻态 ,由外部的上拉电阻(例如 : 10 kΩ)将信号拉至高电平。
S H T1 X 系列是单片集成的温湿度传感器 , 所有的信号调理都在芯片内部完成 ,简化外部电路设计 ,同时增强系统工作的可靠性 ,并且这种传感器将温度和湿度检测融合在一起 ,降低总体成本。当需要同时检测温度和湿度值时 ,采用 S H T1 X系列传感器是一种不错的选择。S H T1 X系列中不同的子型号对应不同的测量精度 ,适应不同的系统设计要求。对于一些高速的应用 ,还可以使用软件降低测量精度 ,以提高检测速度。基于SHT11数字温湿度传感器的数据采集模块的原理图如图6所示。
（三）、MSP430F2274单片机及外围电路组成的数据处理模块的设计 MSP430F2274 简介
微处理器采用TI公司的MSP430F2274单片机。MSP430系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器，能够在低电压下以超低功耗状态工作；其控制器具有强大的处理能力和丰富的片内外设；带FLASH存储器的单片机还可以方便高效地进行在线仿真和编程。
MSP430系列单片机最显著的特点就是它的超低功耗，在1.8～3.6V 电压、1MHz的时钟条件下运行，耗电电流在0.1～400mA 之间，RAM在节电模式耗电为0.1uA，待机模式下仅为0.7uA。MSP430F2274 的结构框图如图7（手画）所示：
1）特点（○
低工作电压：1.8~3.6V
超低功耗：
（1）活动模式250μA @1MHz,2.2V;（2）待机模式0.7μA;（3）掉电模式（RAM 数据保持）0.1μA。（4）5 种节电模式。
从待机到唤醒的响应时间不超过1μs。
十六位精简指令结构，62.5n 秒的指令执行周期。
基本时钟模块配置：
（1）片内高频时钟源，频率高达16MHZ并存有四个已经校正的频率参数存在在FLASH的 信息段A中，其误差在±1%以内。（2）内部还有低功耗低频振荡器VLO（3）32KHZ晶振模块（4）外部数字时钟源
带有三个捕获/比较器的16 位定时器Timer_A，Timer_B
通用串行通讯接口：
（1）增强型的异步通讯，支持波特率自动检测。（2）红外编/解码器（3）同步通讯SPI（4）I2C（5）LIN 10 位，200-ksps A/D 转换器带有内部参考源、采样保持、自动扫描特性和数据传送控制 器
个可编程的运放OA0，OA1
掉电检测（Brownout Detector)FLASH 存储器高达32KB，RAM 高达1KB。
调试接口
串行在系统编程，无需外加编程电压，可选择烧断熔丝来保护代码
内置自启动引导程序（Bootstrap Loader)
在线仿真模块（1）Spy-Bi-Wire（2）4-Wire JTAG 2）单片机MSP430F2274的外围电路设计（○单片机MSP430F2274外围电路的主要功能为：
1、应用单片机I/O口与SHT11相连控制其对温湿度数据采集及数据传输。
2、与无线数据传输模块相连，达到数据的远程传输及探测
4、完成与JTAG、单片机复位、晶振电路等扩展模块的连接。单片机MSP430F2274系统电路设计如图8所示。
五、通信软件流程
（1）工程文件的建立
启动IAR 编译软件进入IAR Embedded Workbench 界面，点击“embeded workbench startup”对话框中的“Create new project in current workspace”或点击Project>Create New Project。此时回弹出对话框，在此对话框中选择您所要建立的工程类型，一般我们选asm 或C，选择好后按“OK”，到您所需的路径并输入工程文件名（*.PRJ），点击“保存”，一个工程就这样建立完毕了。如果在已经有源文件的情况下，也可以建了一个空的工程，就选“Empty project”，同样点“保存”就建立了一个空的工程。
（2）源程序（*.S43/*.C）的加载
在workspace 中右键点击当前项目，选Add->Add File，从源程序所在路径选择源程序（*.S43/*.C），点击“打开”加载。
（3）项目参数设置
进入IAR Embedded Workbench 界面的主菜单Projiec->Option, 在“Category”选择“General Options”,在右边的对话框中选择“Target”页，在此页的“Device”栏中选择主芯片型号。再到左边的“Category”中选择“Debugger”，右边显示如图2.5。在“driver”栏中有两个选项是“simulator”和“FET Debugger”，前者是软件仿真，后者是硬件仿真。硬件调试时选择“FET Debugger”。再选择左边的“FET Debugger”来选择调试工具类型，如图2.6 所示。在“Connection”栏中选择“Lpt”。这样整个工程设置完成了，可以进入下一步调试了。
（4）源程序下载
在IAR Embedded Workbench 界面，点击Debugger 下载程序，如下载正常会出现图2.7 所示界面,然后即可以进行仿真。如出现错误，必须回到IAR Embedded Workbench 界面修改，修改完毕后重新进行编译、下载。（5）仿真调试
在仿真界面,可以设置断点、观察变量、单步等，如有修改源程序，再重新回到步骤4，重复步骤4 和5，直到程序调试无误。
六、设计总结
七、附录
（1）主要参考文献
1． 樊昌信，“通信原理（第五版）”，国防工业出版社
在PCM系统中，为了得到二进制数字序列，要对量化后的数字信号进行编码，每个抽样量化值用一个码组（码字）表示其大小。码长一般为7位或8位，码长越大，可表示的量化级数越多，但编、解码设备就越复杂。那么能否找到其它更为简单的方法完成信号的模/数转换呢？
如图1.1所示：
f(t)′t)f（
0t11010111111000t二进制码序列t
编码后的数字信号图1.1 增量调制波形示意图
图中在模拟信号f(t)的曲线附近，有一条阶梯状的变化曲线f′(t),f′(t)与f(t)的形状相似。显然，只要阶梯“台阶”σ和时间间隔Δt足够小，则f′(t)与f(t)的相似程度就会提高。对f′(t)进行滤波处理，去掉高频波动，所得到的曲线将会很好地与原曲线重合，这意味着f′(t)可以携带f(t)的全部信息（这一点很重要）。因此，f′(t)可以看成是用一个给定的“台阶”σ对f(t)进行抽样与量化后的曲线。我们把“台阶”的高度σ称为增量，用“1”表示正增量，代表向上增加一个σ；用“0”表示负增量，代表向下减少一个σ。
则这种阶梯状曲线就可用一个“0”、“1”数字序列来表示（如图1.1所示），也就是说，对f′(t)的编码只用一位二进制码即可。此时的二进制码序列不是代表某一时刻的抽样值，每一位码值反映的是曲线向上或向下的变化趋势。这种只用一位二进制编码将模拟信号变为数字序列的方法（过程）就称为增量调制（Delta Modulation），缩写为DM或ΔM调制。
增量调制最早由法国人De Loraine于1946年提出，目的是简化模拟信号的武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书
数字化方法。其主要特点是：
(1)在比特率较低的场合，量化信噪比高于PCM。
(2)抗误码性能好，能工作在误比特率为102～103的信道中，而PCM则要求信道的误比特率为104～106。
(3)设备简单，制造容易。
增量调制与PCM的本质区别是只用一位二进制码进行编码，但这一位码不表示信号抽样值的大小，而是表示抽样时刻信号曲线的变化趋向。
武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 ΔM的调制原理
如何在发送端形成f′(t)信号并编制成相应的二元码序列呢？仔细分析一下图1.1，比较在每个抽样时刻Δt处的f(t)和f′(t)的值可以发现：（1）当f(iΔt)>f′(iΔt_)时，上升一个σ，发“1”码（2）当f(iΔt) 根据上述分析，我们给出增量调制器框图如图2.1所示： T(t) f(t)＋∑－e(t)抽样 判决Po(t)RC′t)f(积分器(a)增量调制器(编码器)框图(b)RC积分器图2.1 增量调制原理框图 f′(iΔt)可以由编码输出的二进制序列反馈到一个理想的积分器以后得到。由于该积分器又具有解码功能，因此又称为本地解码器（译码器）。f(iΔt)和f′(iΔt)的差值，可以用一个比较电路（减法器）来完成。量化编码可以用一个双稳判决器来执行，并生成双极性二进制码序列。具体调制过程描述如下： 设f′(0-)=0（即t=0时刻前一瞬间的量化值为零），因此有： t=0时，e(0)=f(0)-f′(0-)>0，则Po(0)=1 t=Δt时，e(Δt)=f(Δt)-f′(Δt_)>0，则Po(Δt)=1； t=2Δt时，e(2Δt)=f(2Δt)-f′(2Δt_)<0，则Po(2Δt)=0； t=3Δt时，e(3Δt)=f(3Δt)-f′(3Δt_)>0，则Po(3Δt)=1； t=4Δt时，e(4Δt)=f(4Δt)-f′(4Δt_)<0，则Po(4Δt)=0； t=5Δt时，e(5Δt)=f(5Δt)-f′(5Δt_)>0，则Po(5Δt)=1； t=6Δt时，e(6Δt)=f(6Δt)-f′(6Δt_)>0，则Po(6Δt)=1。以此类推，即可得到如图2.2所示的波形： 武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 f(t)′t)f(T(t)(a)抽样脉冲0t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13t14tt (b)样值信号2t0t3t4t11t12t13t14t5t6t7t8t9t10tt图2.2 增量调制过程示意图 发现图2.2中的f′(t)和图1.1的波形不一样。其实，图1.1的阶梯波只是为了形象地说明增量调制原理，而实际积分器的输出波形如图2.3所示： 0t00t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13t14tPo(t)11010111111000t′t)f((d)积分器输出信号 图2.3 积分器输出信号 武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 ΔM的解调原理 为了完成整个通信过程，发送端调制出的信号必须在接收端通过解调恢复出原始模拟信号。ΔM信号的解调比较简单，用一个和本地解码器一样的积分器即可。在接收端和发送端的积分器一般都是一个RC积分器。解调过程就是图2.2和图2.3中的积分过程。当积分器输入“1”码时，积分器输出产生一个正斜变的电压并上升一个量化台阶σ；而当输入“0”码时，积分器输出电压就下降一个量化台阶σ。 为了保证解调质量，对解码器有两个要求： （1）每次上升或下降的大小要一致，即正负斜率大小一样。 （2）解码器应具有“记忆”功能，即输入为连续“1”或“0”码时，输出能连续上升或下降。 对积分器的输出信号进行低通滤波，滤除波形中的高频成分，即可得到与原始模拟信号十分近似的解调信号，如图3.1所示： (a)增量解调器(译码器)框图0(b)各点波形tPo(t)fo(t)积分器′t)f(低通滤波fo(t)′t)f（图3.1 增量调制译码(解调)示意图 武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 增量调制存在的问题 增量调制尽管有前面所述的不少优点，但它也有两个不足：一个是一般量化噪声问题；另一个是过载噪声问题。两者可统一称为量化噪声。 观察图1.1可以发现，阶梯曲线（调制曲线）的最大上升和下降斜率是一个定值，只要增量σ和时间间隔Δt给定，它们就不变。那么，如果原始模拟信号的变化率超过调制曲线的最大斜率，则调制曲线就跟不上原始信号的变化，从而造成误差。我们把这种因调制曲线跟不上原始信号变化的现象叫做过载现象，由此产生的波形失真或者信号误差叫做过载噪声。 另外，由于增量调制是利用调制曲线和原始信号的差值进行编码，也就是利用增量进行量化，因此在调制曲线和原始信号之间存在误差，这种误差称为一般量化误差或一般量化噪声。两种噪声示意图如图4.1所示： ′t)f（f(t)′t)f(f(t) n(t)tn(t)t图4.1 两种量化噪声的示意图 仔细分析两种噪声波形我们发现，两种噪声的大小与阶梯波的抽样间隔Δt和增量σ有关。我们定义K为阶梯波一个台阶的斜率，式中,fs是抽样频率，该斜率被称为最大跟踪斜率，当信号斜率大于跟踪斜率时，称为过载条件，此时就会出现过载现象；当信号斜率等于跟踪斜率时，称为临界条件；当信号斜率小于跟踪斜率时，称为不过载条件。 可见，通过增大量化台阶（增量）σ进而提高阶梯波形的最大跟踪斜率，就可以减小过载噪声；而降低σ则可减小一般量化噪声。显然，通过改变量化台阶 Ktf（4.1） s武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 进行降噪出现了矛盾，因此，σ值必须两头兼顾，适当选取。不过，利用增大抽样频率（即减小抽样时间间隔Δt），却可以“左右逢源”，既能减小过载噪声，又可降低一般量化噪声。因此，实际应用中，ΔM系统的抽样频率要比PCM系统高得多（一般在两倍以上，对于话音信号典型值为16kHz和32kHz）。 另外，如果模拟信号为交流信号，且信号峰-峰值小于σ时，增量调制器的输出将不随信号的变化而变化，只输出“1”和“0”交替出现的数字序列。只有当信号峰值大于σ/2时，调制器才输出随交流信号的变化而变化的数字序列,因此，把σ/2电平称为增量调制器的起始编码电平。 武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 电路设计 ΔM调制与解调系统电路如图5.1所示: 图5.1 ΔM调制与解调系统电路 ΔM调制与解调系统组成框图如图5.2所示： 图5.2 ΔM调制与解调系统组成框图 比较器电路原理图如图5.3所示： 武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 图5.3 比较器电路 本地译码器电路图如图5.4所示： 图5.4 本地译码器电路 抽样脉冲发生器和抽样判决器电路图如图5.5所示： 图5.5 抽样脉冲发生器和抽样判决器电路 武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 低通滤波器电路图如图5.6所示： 图5.6 低通滤波器电路 武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 心得体会 这次通信原理的课程设计，我们的题目是ΔM通信系统设计，经过翻阅《通信原理》的课本，以及相关资料，还有在网上搜集的类似设计，最终我们确定了设计思路和电路原理图。 增量调制可以看成PCM的一个特例，因为它们都是用二进制代码形式去表示模拟信号的方式。但是在PCM中，信号的代码表示模拟信号的抽样值，而且，为了减小量化噪声，一般需要较长的代码及较复杂的编译码设备。而ΔM是将模拟信号变换成仅由一位二进制码组成的数字信号序列，并且在接收端也只需要用一个线性网络，便可复制出原模拟信号。 首先跟据设计思路，设计各个模块的电路，再将各模块连接起来，通过再次的翻阅课本及相关资料，确定对应的参数，从而得到这个电路设计图。 接下来就是调试。通过硬件的调试，修改相关元件的参数，最终达到设计要求。 通过这次通信原理的课程设计，我从中不仅学到了ΔM通信系统设计的设计原理和基本思路，深入了解了增量调制通信系统，而且也加深了对理论的认识，进一步理解了增量调制的原理，了解了如何设计硬件，通过硬件测试，如何发现问题并通过修改而解决问题，更学会了如何通过各种途径收集资料，从中获取需要的信息，并为我所用，成为自己的能力，这对于今后的学习还是工作都有着积极的影响。 武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 参考文献 [1] 樊昌信，张甫翊，徐炳祥，吴成柯.通信原理.第5版.北京：国防工业出版社，2003.9 [2] 贺贵明.通信原理概论.武汉：华中科技大学出版社，2000.8 [3] 马海武，刘毓，达新宇.通信原理.北京：北京邮电大学出版社，2004.1 武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 致谢 在本次课程设计中，我从中学到了不少东西，不仅加强了动手能力，也加深了对理论的认识，其中离不开同组同学的帮助和支持，在此表示感谢。 课程设计不仅能检验我们对理论知识的掌握，也了解了设计的思路，在此我要感谢学校开设的这门课程，以及对我们的培养。 数字频带传输系统的仿真设计 二.主要内容及具体要求 a.利用所学的《通信原理及应用》的基础知识,设计一个 2ASK 数字调制器。完成对 2ASK 的调制与解调仿真电路设计,并对其仿真结果进行分析。要求理解 2ASK 信 号的产生,掌握 2ASK 信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。 b.设计一个 2FSK 数字调制器。要求给出 2FSK 的产生原理框图(调频法、键控法、SystemView 仿真电路图、调制解调的原理框图, 给出信号的频谱图、调制前与借 条后数据波形比较覆盖图,加噪前后相关波形。 三.进度安排 5.28-5.29 图书馆查阅资料,确定选题,思考总体设计方案 熟悉软件的编程环境 推荐的参考资料有: 《 MA TLAB 通信工程仿真》 《 MA TLAB/SIMULINK通信系统建模与仿真实例分析》 《 MA TLAB 在通信系统建模中的应用》 5.30 总体设计方案的确定与设计 5.31 各部分的具体实现 6.01— 6.02 程序调试并程序注释 6.03 整理完成设计报告 四.成绩评定 总成绩由平时成绩(考勤与课堂表现、程序设计成绩和报告成绩三部分组成,各部分 比例为 30%,50%,20%.(1平时成绩:无故旷课一次,平时成绩减半;无故旷课两次平时成绩为 0分,无故 旷课三次总成绩为 0分。迟到 15分钟按旷课处理 (2设计成绩:按照实际的设计过程及最终的实现结果给出相应的成绩。(3设计报告成绩:按照提交报告的质量给出相应的成绩。备注:每人提交一份课程设计报告(打印稿和电子稿各一份 课程设计报告按照模板撰写内容,要求详细、准确、完整。第一部分 1 2ASK调制方法 1.基本原理调 频移键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不 变。在 2ASK 中,载波的幅度只有两种变化状态,分别对应二进制信息“ 0”或 “ 1”。一种常用的也是最简单的二进制振幅键控方式称为通 — 断键控(OOK , 其表达式为: =(t e O O K ⎪⎩⎪⎨ ⎧-时 发送“ 以概率 ”时 发送“ 以概率 “ 01, 01, cos P P t A c ω(1-1 典型波形如图 1-1所示: 图 1-1 2ASK 信号的一般表达式为: t t s t c ASK e ωcos((2=(1-2 ∑-=n s n T a n t g t s(((1-4 时钟:T s持续时间为 T s 的基带脉冲波形,通常假设是高 度为 1,宽度等于 T s 的矩形脉冲;a n-第 N 个符号的电平取值,若取 ⎩⎨⎧-=P 10P , 1,概率为 概率为 a n 则相应的 2ASK 信号就是 OOK 信号。 2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种:模拟调制法(相乘器法和键控法, 相应的调制器如图 1.2。图(a 就是一般的模拟幅度调制的方法, 用乘法器实现;图(吧是一种数字键控法,其中的开关电路受 s(t控制。 (a 模拟相乘法 (b数字键控法 图 1.2 2 2ASK的解调方法 与 AM 信号的解调方法一样。2ASK/OOK有两种基本的解调方法:非相干 解调(包络检波法和相干解调(同步检测法 ,相应的接收系统方框图如图 : (a 非相干解调(包络检波(b相干解调 图 1.3 2ASK/OOK调制 框 图 3 解调模块 解调模块中, 相干解调法经过相乘器—低通—抽样判决后输出;非相干解调 经过整流—低通—抽样判决后输出。这里调制信号省略了经过带通滤波器这一环 节,影响不大。低通滤波器后面整个部分是抽样判决器。其中,抽样由同步冲激 信号与解调信号相乘实现, 信号值与开关门限值进行比较后, 若信号值较大, 则 输出 1,否则输出 0,这样就实现了判决功能。原理图如图 14所示,参数表如表 4所示。 Simulink 解调模块 2ASK的仿真1、2ASK 信号的调制仿真如图 1.4所示。 Token5输出频率为 20Hz, 幅值为 500e-3的矩形波作为调制电路输入信号, token7输出频率 80Hz, 幅值为 1V 的正弦波, Token6为乘法器,矩形波与正弦波 经乘法器相乘输出 2ASK/OOK信号。Token8、Token9为分析观察点。 图 1.4 2ASK 调制图 Token8显示波形(随机数字信号 : Token9显示波形(2ASK 调制信号2、2ASK 信号的解调仿真 Token0, Token2,Token9,Token17,Token18 组 成 2ASK 调 制 电 路 Token10,Token11,Token12,Token13,Token14,Token15组成 2ASK 相干解调电路，Token10、13为抽样判决器;Token11、17为相乘器;Token10、13为抽样判决 器;Token7为逻辑缓冲器;Token18, 19,20为分析观察点.2ASK 调制信号波形 Token18: 输入随机数字序列: 2ASK 相干解调输出波形: 相干解调法输出波形, 可见与上面的基本相同, 相比于调制信号在时间上有一定延迟, 但基 本上是相同的。 参考文献 [1] 樊昌信,曹丽娜.通信原理(第 6版.国防工业出版社, 2007 [2] 王力宁.MATLAB 与通信仿真.人民邮电出版社, 1999 [3] 陈亚勇等.MATLAB 信号处理详解.人民邮电出版社, 2001 第二部分 1 2FSK调制方法 1.基本原理调 频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息,而其振幅保持不变。在 2FSK 中,载波的频率随二进制基带信号在 f 1 和 f 2 两个频率点之间变化。其表 达式为: =(2t e FSK ⎪⎩ ⎪⎨⎧++时 发送“ ”时 发送“ ” 0, cos(1, cos 21(ϕωϕωn n t A t A(2-1 : 图 2.1 2FSK信号时间波形 由图可见, 2FSK 信号的波形(a 可以分解为波形(b 和波形(c , 也就是 说, 一个 2FSK 信号可以看成是两个不同载频的 2ASK 信号的叠加。因此, 2FSK 信号的时域表达式也可写成: 式中:g(t 为单个矩形脉冲,宽度等于 Ts ⎩ ⎨⎧-=P P a n 10, 1, 概 率 为 概 率 为 n 是 a n 的反码。2FSK信号的解调方法 2FSK 信号的产生方法通常有两种:模拟调制法(相乘器法和键控法,相 应的调制器如图 2.2。图(a 就是一般的模拟幅度调制的方法,用乘法器实现;图(b 是一种数字键控法,其中的开关电路受 s(t控制。 (b 数字键控法 图 2.2 2FSK 调制 框 图 2FSK 信号有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法 和相干解调(同步检测法 ,相应的接收系统方框图如图 : (a 非相干解调(包络检波 (b 相干解调(同步检测 图 2.3 2FSK信号的接收系统组成方框图 下图为 2FSK 信号非相干解调过程的时间波形: 图 2.4 2FSK信号非相干解调过程的时间波形 3 2FSK 信号调制电路设计(1 2FSK 的调制部分 打开 simulink 工具箱,点击 file 图标,选择新建中的 model ,新建一个仿真 空白模型,将 2FSK 信号调至所需要的模块拖入空白模型中,也可点击鼠标左键 单击 “add to untitled”。 下图中 Pulse Generator 模块为正弦基带信号模块, Sine wave1, Sine wave2为频率为 f1和 f2载波模块, Product 为乘法器模块, Scope 为示波器模块, NOT 为反相器模块, Power Spectral是功率谱模块, To File为封装模块,目的是方便 调用调制部分。2FSK 信号是由频率分别为 Sine wave1和 Sine wave2的两个载波 对信号源进行频率上的控制而形成的,其中 Sine wave1和 Sine wave2是两个频 率有明显差别的且都远大于信号源频率的载波信号。调制模型图如下图所示: 2FSK 信号调制部分的 simulink 模型方框图(2 2FSK 的调制部分参数设置 载波 sin wave1的参数设置 其中 f1幅度为 2;频率 3HZ;采样时间为 0.002的信号。 载波 sin wave2的参数设置 其中 f1幅度为 2;频率 2HZ;采样时间为 0.002的信号。 本信号源 s(t序列是用随机的 0 1信号产生,在此为了方便仿真就选择了基 于采样的 Pulse Generator信号模块其参数设置如下: 基带信号 Pulse Generator信号模块参数设置 其中方波是幅度为 1,周期为 3,占 1比为 1/3的基于采样的信号。(3 2FSK 的调制部分仿真以及功率谱分析 经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真,其各点的时间波形如下: 2FSK 调制波形图 加入高斯噪声的 2FSK 非相干解调 高斯噪声是指它的概率密度函数服从高斯分布(即正态分布的一类 噪声。在理想信道调制与解调的基础上, 在调制信号上加入高斯噪声, 把 Simulink 噪声源下的高斯噪声模块(Gaussian Noise Generator加入到模型中。噪声参数 设置、模型与波形图如下: 图 3-19 2FSK加入高斯噪声模型 图 3-20 高斯躁声 Variance 参数设置为 1 原理想信道下的 2FSK 解调图 方差为 1时候的高斯躁声下的 2FSK 解调图 如图所示,图 3-19为理想信道解调波形,均为加入高斯噪声的波形,可通 过修改参数表中的方差来改变加入噪声的大小,把噪声的方差设为 1,与理想信 道的输出波形相比较可以看出, 波形均出现不同程度的失真, 当方差为 1的时候 比较接近原理想信道下的波形图不同的噪声使信号发生失真的参数各不相同。在 现实生活中, 无处不存在着噪声, 因此研究如何减小噪声对信道的影响有着重大 意义。2FSK的仿真1、2FSK 信号调制图如图 3.1所示 图 3.1 2FSK 调制图 Token8为随机数字信号, F=30Hz,A=500e-3,Token9为延迟, Token7,12为载波信 号, 频率和幅度分别为:75Hz,1V;150Hz,1V , Token10,13,14,15为观测点, 且 Token 14输出为 2FSK 调制信号;Token10输出: Token13输出: Token15: 2FSK 调制信号(Token14输出 2.2FSK 信号解调的仿真 如图 3.1为 2FSK 信号的非相干解调电路,输入随机数字信号频率为 10Hz, 载波 分 别 为 90Hz 和 120Hz,Token0,1,3,15,20,32组 成 2FSK 调 制 电 路 , Token4,5,24,25,12,27,28,29,14,10组成 2FSK 信号非相干解调电路。 Token4为加法器, Token24,27带通滤波器, 25, 28为全流整波器, 12, 29为低通滤波器, 14为抽样判决器, 10和 32为观测分析点。 Token32: 2FSK 非相干解调输出： 上图为非相干解调法得到的输出波形，可见其与输入波形出入不大。 参考文献.《通信原理》樊昌信 曹丽娜 国防工业出版社 2.《现代通信系统分析与仿真——matlab 通信工具箱》李建新 刘乃安 西安电子科技大学出版社 3.《数字信号处理教程——matlab 释义与实现》陈怀琛 电子工业出版社 4.《现代通信系统——使用 matlab》约翰-G-普罗克斯 西安交通大学出版社 5.《MATLAB 通信工程仿真》张德丰 机械工业出版社 实验心得 通过实验，基本掌握了SystemView的基本功能和使用方法，对数字基带传输系统 有了一定的了解，加深了对2ASK和2FSK信号的调制原理的认识，理解了如何对他 们进行解调，掌握了2ASK信号相干解调法和2FSK非相干解调法，通过使用System View仿真，对个调制和解调电路中各元件的特性有了较为全面的理解。对于 2ASK 信号，由调制时通过仿真所 《通信原理》是通信工程和电子信息专业的专业基础课, 既是基础课向专业课的过渡, 也是通信电子学科的入门课, 在通信类、电子类专业中占有非常重要的地位。这门课的教学直接影响这些专业的教学质量和所培养人才的知识结构及综合能力。这门课的前期基础课程有:电路分析基础、电子电路、高频电路、数字电路等电类基础课以及高等数学、概率论等数学课程, 还有信号与系统课程, 具有相当大的难度和理论深度。因此, 本课程在授课时, 如果过分强调数学推导和理论探讨, 无疑将使学生产生畏难情绪, 难以激发学生的学习兴趣和积极性;但如果完全不涉及理论分析, 教学又无法达到本科院校的培养目标, 即无法培养出既具备一定专业理论素养又具有较强动手能力的技术应用型人才。 二、理论课程授课方法改革探讨 (一) 精选课程教材 目前, 国内通信原理的教材非常多, 以西安电子科技大学樊昌信教授的《通信原理》、张辉教授的《现代通信原理与技术》、华中科技大学王福昌教授的《通信原理》及清华大学曹志刚教授的《现代通信原理》最为经典。其中樊昌信的教材内容丰富、知识点最为详尽、教材体系最为完整。考虑到我校学生的水平以及许多高校研究生入学考试参考教材采用樊昌信版《通信原理》, 因此, 我们选用该版本的《通信原理》作为本科生教材, 其余作为参考资料。 (二) 改革授课内容 由于课时的限制, 我们在讲授课程的时候, 无法做到面面俱到, 必须对讲授的内容做一定的选择。选择教学内容时遵循以下原则: (1) 兼顾通信方向各课程的相关度进行教学内容的合理取舍。一方面尽量减少各课程间的重复内容, 另一方面防止课程间存在盲区。 (2) 增强教学的实用性, 突出数字通信, 教学以数字通信为主要内容, 模拟通信仅保留调制解调技术。 (3) 保证本课程的完整性、系统性。课程以预备知识、模拟通信、数字通信、差错控制为教学结构体系。 (4) 以通信的有效性和可靠性为主线, 教学内容的删减, 其教学主线必须得到体现。根据这四个原则, 课程选取主要内容为:预备知识、信道、模拟调制系统、数字基带系统、数字调制系统、模拟信号的数字传输、数字最佳接收和同步原理。课程教学重点放在数字基带系统、数字调制系统、模拟信号的数字传输、数字最佳接收和同步原理。 重视学生对基本概念、基本理论的掌握。一方面, 针对一些贯穿整个课程的概念如码元传输速率、噪声平均功率、基带输出信号的带宽、相对码 (DPSK) 与绝对码9PSK0关系, 这些概念容易引起理解偏差和疑义概念, 应重点讲述。另一方面, 通信原理中还存在一些难于理解的原理, 如无误码率传输的奈奎斯特准则、PCM编码13折编码方法、循环码的编译码方法等。我们用课堂例题讲解, 课后作业练习方法加强学生对基本原理的理解和掌握。 (三) 调整授课顺序 在教学过程中, 课程教学内容的顺序十分重要。98-03级通信原理教学完全按照教材的编排顺序讲解, 即预备知识—模拟通信系统—数字通信系统—模拟信号数字传输……学生普遍反映对模拟信号数字传输感到很不理解, 他们经常提出为什么会有这章内容, 这章有什么作用等问题。因此, 从04级开始, 调整了教材编排顺序, 将模拟信号的数字化放在数字通信系统的前面讲解, 而教学内容没有改变。这样改变的结果让学生普遍感觉到对整个课程体系理解加深, 所获得知识结构更加牢固。 (四) 传统教学方法和现代教学手段相结合 教学手段、教学方法改革是提高教学质量的重要途径。在教学手段上采用传统手段与现代多媒体技术相结合。采用黑板和粉笔的传统教学方法既有优点, 也有缺点。由于《通信原理》理论性强, 公式推导不少, 如果教师花很大一部分时间用在公式推导上, 或者用很多时间去写一大串公式, 这样效率低下的教学将导致老师和学生都不会满意, 教学效果肯定不好。如果完全依赖多媒体教学, 简单地把教学内容制成课件, 这样教学的信息量虽然大, 但是由于教学过程传输的信息快, 学生像看电影一样进行理论课程学习, 自然不能完全理解教学内容, 从而影响听课效果。因此, 片面评判单一教学手段的好坏是不正确的。对于复杂公式、各种波形图、频谱图、调制解调框图用多媒体播放, 这样教学内容生动而又直观;对于复杂的公式的推导, 重要的定理、结论通过板书在黑板上, 这样的教学事半功倍, 既培养了学生的兴趣, 又提高了教学的效果。在教学方法上采用灵活多变的教学方式, 引入比较教学法。所谓比较教学法就是比较不同教学内容间联系和区别的一种逻辑思维方法。应用比较教学的关键是确定教学内容间的相同点和不同点, 本课程特点是通信系统调制与解调成对出现, 模拟通信和数字通信并存, 我们选择了调幅、调频、调相的调制解调以及它们的抗干扰性能, 数字调制解调与模拟调制解调, 模拟通信和数字通信抗噪声性能这些内容作比较教学法的试验。 三、课程建设取得的成果 多年来, 我们学校十分重视《通信原理》课程的建设。本课程组以“知识、能力、素质”为教育思想, 树立精品意识, 分别在师资队伍建设、教学内容更新、教学方法与手段改革、实验教学内容、教材建设研讨、教学过程和环节管理等方面开展了大量深入的教研活动和探索, 取得了丰富的教改和教研成果。 (一) 积极开展教改项目 为了提高教学质量, 深化教学改革, 校精品课程已结题, 省级精品课程得到立项并在建设中。课程组开展了教学理念的探讨, 明确了四个教学思想的转变:使学生学习的重心从接受知识转向知识的探究过程, 帮助学生从被动接受知识向主动掌握知识的转化;从应试教育到素质教育思想的转化;从以教师为中心的单向注入式教学, 向“教”与“学”相融合的互动式教学转化;从单一传统的教学模式, 到运用现代教育手段的教学模式的转化。参观学习了国内外部分优秀大学的相关专业与课程, 对于开阔视野、解放思想很有帮助。 (二) 革新教学方法、提高教学水平 课程组积极开展多种形式的教研活动, 本着紧跟通信技术与理论的新发展, 结合我校本专业教学的具体特点与要求的原则, 进行革新。如修订教学大纲、教学内容安排、辅助教材建设、教辅软件设计、教研讨论、教学网络建设等, 形成了集体交流、学习、观摩、研讨的良好制度, 老师们相互听课、取长补短、共同提高教学水平。通过该项工作, 课程组现营造起活跃的教研工作交流氛围, 建立了定期教学研讨的机制。教研活动推动了教学改革, 取得了明显的成效, 促进了教学水平的提高。 (三) 丰富教学资源 本课程利用的网络环境主要包括“教学管理系统”“网络学堂”。本课程运用“教学管理系统”实行网上选课, 解决了全院学生跨专业选课问题。“网络学堂”中包含有本课程组经过多年努力开发的课程电子资源:教学计划、电子教案、课程文本、课程视频、实验指导、习题考试、讨论答疑、学生作品、专题探讨等等。 四、结论 本课程是构成本科专业培养计划的重要单元, 是后继专业课程教学活动的基础, 对确定人才培养模式, 体现人才培养质量起到至关重要的作用。同时授课也是向学生传授知识、培养学生能力、提高学生素质的主要途径, 是提高教育质量的关键所在。加强课程建设, 促进教学内容和课程体系的改革, 对提高学校的办学水平具有重要意义。 参考文献 [1]束峰, 邱文教, 孙锦涛.通信原理课程教学改革[J].电气电子教学学报, 2006, (28) :23-25. [2]樊昌信.通信原理[M]第6版.北京:国防工业出版社, 2007. [3]邢超, 韩琳.通信原理课程教学改革的探讨[J].科技创新导报, 2008, (28) :133. [4]张士兵, 章国安.“通信原理”课程教学改革与实践[J].电气电子教学学报, 2006, (4) . [5]梁晓炜等.通信原理教学方法研究[J].科技信息, 2009, (16) :52. [6]赵韩强等.创新型人才培养体系的探索与实践[J].理工高教研究, 2008, (2) :95-97. [7]沈莉芳.通信原理实验教学改革的探索[J].中国教育, 2009, (4) . 【摘要】通信原理课程是通信、电子信息及网络类专业一门重要的专业基础课程， 其特点是系统性强、概念抽象。本文全面梳理了通信原理课程在专业知识结构中的地位，对课程涉及所有知识点对应的重点、难点问题找到具体解决方案，并指导设计相应的配套实验，目的在于促进通信原理课程的教学效果，提高学生发现、分析、解决问题的能力，注重培养学生的创新精神。 【关键词】课程定位 知识点分解 配套实验设计 【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）05-0148-02 近年来，全球通信业迅猛发展，通信技术走在了科技发展的前沿，社会对此类人才的需求一直非常旺盛，通信原理课程作为通信技术的基础课程一直备受各高校的重视，在国家级和各省级精品课程名录中经常可以见到这门课的影子。 一、课程定位 通过对通信原理课程的学习，学生了解信息、信号传输的基本概念;理解信号传输的基本方式;掌握通信系统的基本原理、基本性能和基本分析方法;建立起通信系统的基本概念，为路由与交换技术、移动通信技术、光纤通信技术等后续课程的学习打好基础。因此，通信原理是一门承上启下的课程[1]。 图1 通信原理在专业课程体系中的结构图 不同专业的学生对该课程的掌握理解程度其实是有所区别的，因此，我们对这门课程进行了分层次教学，通信原理总课时数为72学时，授课对象为通信工程专业的学生，而通信系统原理A（英文）是针对电子信息工程专业的春晓班的学生;通信系统原理B总课时数为64学时，授课对象为电子信息工程专业和电子信息科学与技术专业的学生，数字通信原理48学时，授课对象为网络工程专业的学生，使授课的内容丰富多样更有针对性。 二、教学内容的编排 本课程理论性比较强，内容比较多，如何在有限的学时内完成教学任务，特别是在学时受到压缩的情况下，教学内容和学时数之间的矛盾就更加突出，成为本课程教学的一个难点。如何让学生较好掌握各个知识点和整个通信系统的关系，做到点面结合，将直接影响教学质量和教学效果。 总结多年的教学经验，在内容、手段、方法上同时着力，采用了以下几点： ①课程讲解中始终沿着通信系统的“有效性”和“可靠性”两个主要指标以及“发射功率”和“传输带宽”两个主要资源为教学线索，将通信系统的各部分内容有机串联起来，使得同学不仅扎实掌握各个基本知识点，而且可以从通信系统的角度辨证地分析和学习。 ②利用多媒体课件等现代教学手段，提高教学效率、增强教学效果，同时，针对通信领域技术发展快的特点，将通信领域的最新研究进展融入到课程教学之中，活跃课堂气氛，激发同学们的学习兴趣。 ③积极利用网络辅助教学平台，加强教师与学生之间的互动，及时解决学生学习中存在的问题。 ④实验课程采用丰富的系统实验内容，覆盖一个完整通信过程的各个环节，使学生通过实践练习，建立通信系统的整体概念，以理论指导实践，通过实践验证基本原理并加深对通信理论知识的理解，从而提高学生分析问题、解决问题能力的目的。 表1是针对通信原理课程内容的一个具体编排实施方案。 表1 通信原理课程知识点分解 知识模块 重点 难点 解决方法 绪论 通信系统的组成及主要的质量指标 码元与信息的速率关系 结合生活中遇到的现象，举例说明 随机信号分析 通信系统中的噪声 正弦波加窄带高斯噪声 涉及课程的数学基础，运用数理统计的方法来解决 模拟通信系统 线性与非线性调制 抗噪声性能分析中不同解调方式的运用及门限效应 运用典型实例，精讲;结合实验操作，进一步巩固 数字信号的基带传输 数字基带的码型和波形，传输中的码间串扰和噪声 频域均衡与时域均衡 运用典型实例，精讲;要求掌握典型信号波形的变化;结合实验操作，进一步巩固 数字载波调制 二进制数字调制 相对调制与绝对调制的区别 掌握各种调制信号波形的画法;运用典型实例，精讲;结合实验操作，进一步巩固 模拟信号的数字传输 PCM通信系统 时分复用及其与频分复用的比较 结合具体应用，查阅资料，进行设计性实验，并写出总结报告 三、配套实验的设计 通信原理课程是一门理论和实践相结合的课程，不同传输系统的内容既可独立成章，又在理论上有重要联系，这就要求课堂教学和操作实验相辅相成，互为补充。为了加强学生对内容的理解，构建一个多层次、全方位和立体化实验教学体系必不可少。 该实验体系综合了通信专用的集成电路、通信原理及传输技术和电子技术等基本知识，采用的实验内容丰富，知识点覆盖了一个完整通信过程的各个环节，同时包括仿真类的系统实验和设计搭建电路进行实际测试，加深了学生对课堂知识的掌握。 具体进行了以下几个方面的工作： ①实验内容的选取 为适应高教改革的要求，进一步加强学生实践能力和创新能力的培养，教师会定期编写实验教材。尽量做到因材施教，减少验证性实验，增加设计性，综合性实验，给学生留出发展个性和创新的空间。 ②实验内容的次序安排 由浅入深，先做验证性实验，后做设计性实验，再到综合性实验。设计性、综合性实验又分基本要求和提高部分。 ③实验教学方法与教学形式 在实验教学中，注意培养学生的综合应用、开发能力。主要措施包括：压缩验证性实验，加强综合性的设计性实验;利用“系统仿真与虚拟实验”等拓展类课程，进一步培养学生运用知识的能力;鼓励和指导学生通过参加“电子设计竞赛”等课外科技活动，学习新知识、掌握新方法、培养新技能、解决新问题。 四、结束语 通信课程教学改革经过了几个学期的教学检验， 得到了老师和同学们的肯定，取得了较好的教学效果。课程教学建设是一个涉及多方面内容的系统工程， 不是一蹴而就的， 而是一个长期积累不断改进的过程。在课程改革日益深化的阶段，不可轻言放弃原有的教学成果， 既要学习别人的， 更重要的是发展自己的， 在发展中走好每一步， 才能有效地提高并得到很好的发展。 参考文献： [1] 骆文，刘霞.通信原理课程教学改革的探讨[J].高等函授学报：自然科学版，2012，25（1）：51- 53. [2] 樊昌信. 通信原理[ M] . 北京： 国防工业出版社， 2001 [3] 曹志刚， 钱亚生. 现代通信原理[ M ] . 北京： 清华大学出版社，1999 基金项目： 【数据通信原理课程标准】推荐阅读： 通信原理课程总结12-21 通信原理课程教学探究05-27 FDMA通信原理课程设计11-14 数据通信教案11-17 通信原理考试总结06-01 数字通信原理试题10-25 简述CSMACD通信原理05-25 网络通信原理教案05-29 南京邮电大学通信原理06-15 通信原理课后作业答案07-21数据通信原理课程标准 篇6
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